[發(fā)明專利]入睡環(huán)境調(diào)光優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910442902.3
• 申請(qǐng)日: 2019-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN110163371B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒細(xì)勇;夏浩;王育紅;徐偉;陳亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量大學(xué)上虞高等研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06N3/08
• 分類號(hào): G06N3/08;H05B47/165;H05B47/105;H05B45/10;H05B45/20
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本發(fā)明公開了入睡環(huán)境調(diào)光優(yōu)化方法及燈具調(diào)控方法，調(diào)光優(yōu)化方法首先以閱讀面光的照度、色溫等光色參數(shù)作為輸入量，以用戶眼睛開度變化率、閉眼持續(xù)時(shí)長變化率、心率變化率、體動(dòng)頻率變化率、體溫變化率等體征參數(shù)為輸出量，建立動(dòng)態(tài)遞歸Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，然后，經(jīng)訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)場(chǎng)光環(huán)境中用來對(duì)入睡效率參數(shù)值進(jìn)行預(yù)測(cè)，所述預(yù)測(cè)值被用來在基于多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)光色參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)過程中計(jì)算光色條件的入睡效率評(píng)價(jià)值，尋優(yōu)結(jié)果基于燈具調(diào)控方法被映射為燈組的驅(qū)動(dòng)電流值，燈組調(diào)光后能實(shí)現(xiàn)不同燈組環(huán)境下有助于用戶入睡的照明。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能照明與睡眠輔助領(lǐng)域，具體涉及一種入睡環(huán)境調(diào)光優(yōu)化方法及燈具調(diào)控方法。

背景技術(shù)

人體與其他生物一樣，都受到日夜這種自然節(jié)律的影響。對(duì)比研究表明，按照人的心理、智力和體力活動(dòng)的生物節(jié)律，來安排一天、一周等的作息制度，能提高工作效率和學(xué)習(xí)成績，減輕疲勞，預(yù)防疾病防止意外事故的發(fā)生。反之，假如突然不按體內(nèi)的生物鐘的節(jié)律安排作息，人就會(huì)在身體上感到疲勞、在精神上感到不舒適，這是由于生物鐘基因及其下游基因以二十四小時(shí)為周期呈現(xiàn)節(jié)律性地波動(dòng)表達(dá)，并由此導(dǎo)致各個(gè)臟器活動(dòng)以及多種激素分泌的節(jié)律性波動(dòng)。

在人體視交叉上核神經(jīng)核團(tuán)(SCN)細(xì)胞的作用機(jī)制中，光照刺激非常重要，正常情況下，SCN細(xì)胞會(huì)在白天根據(jù)視網(wǎng)膜的光線信號(hào)進(jìn)行重置，也會(huì)在夜間根據(jù)松果體分泌褪黑激素的情況進(jìn)行重置，從而使得大腦內(nèi)部的時(shí)鐘與外部的晝夜節(jié)律聯(lián)系起來了。

光照與人體睡眠直接相關(guān)，為了幫助宇航員穩(wěn)定晝夜節(jié)律，提高睡眠質(zhì)量，NASA在國際空間站中使用LED燈，使其在一天中交替發(fā)出藍(lán)色、白色和淡紅色的光，以模擬地球上典型的晝夜周期。其中，紅色的燈光用來幫助或引導(dǎo)人進(jìn)入睡眠狀態(tài)。

為了引導(dǎo)對(duì)象入睡，還有很多方案被提出。如飛利浦公司的申請(qǐng)?zhí)枮?009801153425的中國專利，采用時(shí)變光圖案來誘導(dǎo)對(duì)象、特別是從睡眠中醒來的對(duì)象入睡。而蘋果公司在中國申請(qǐng)?zhí)枮?015800746753的PCT專利，通過分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)依據(jù)入睡用戶的身體姿勢(shì)變化來確定睡眠質(zhì)量。

由于照明光色變化組合模式不可枚舉，隨著可自動(dòng)調(diào)光燈具的普及應(yīng)用，一個(gè)新的問題被提出，即在不同光照條件下，個(gè)體從準(zhǔn)備睡覺到進(jìn)入睡眠這個(gè)階段，將表現(xiàn)出什么樣的過渡過程？進(jìn)而在處理該問題的基礎(chǔ)上，如何根據(jù)光照對(duì)入睡效率或速度的影響而自動(dòng)進(jìn)行照明優(yōu)化控制，幫助用戶入睡？

為此，需要一種能對(duì)具體用戶，基于光照條件到入睡效率有關(guān)因素之間的模型，通過優(yōu)化搜索向其提供能幫助其入睡的調(diào)光優(yōu)化方法。

發(fā)明內(nèi)容

入睡前，人們常會(huì)進(jìn)行一些過渡性的活動(dòng)如閱讀書或數(shù)碼設(shè)備中的內(nèi)容，此時(shí)，人們往往傾向于采用柔和低色溫的燈光。但在近乎無窮的光色組合中，什么樣的光照條件將更有助于入睡呢？為此，我們需要一個(gè)模型，來反映入睡效率或入睡速度與光照條件之間的關(guān)系。

另外，光環(huán)境特性包括光通量、照度、眩光、亮度、光譜等。昏暗發(fā)黃的燈光容易讓人昏昏欲睡，光的強(qiáng)度和光色都會(huì)對(duì)人體睡眠形成不同影響。但何種光色條件更有助于用戶入睡，這需要通過優(yōu)化才能進(jìn)行進(jìn)行照明控制的決策。

通過研究發(fā)現(xiàn)，人體入睡是一個(gè)連續(xù)的動(dòng)態(tài)過程，相鄰時(shí)間周期內(nèi)人體特征之間有著密切相關(guān)性。為此，本發(fā)明采用動(dòng)態(tài)遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模。與靜態(tài)前饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不同，動(dòng)態(tài)遞歸網(wǎng)絡(luò)通過存儲(chǔ)內(nèi)部狀態(tài)，使其具備映射動(dòng)態(tài)特征的功能。本發(fā)明基于動(dòng)態(tài)遞歸Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)光照條件與入睡效率因素之間的復(fù)雜非線性映射關(guān)系進(jìn)行建模，其中光照條件包括閱讀面照度、色溫、顏色的xyz色坐標(biāo)值，入睡效率因素則通過用戶眼睛開度變化率、閉眼持續(xù)時(shí)長變化率、心率變化率、體動(dòng)頻率變化率、體溫變化率5個(gè)參數(shù)來表征。

建立了光色參數(shù)到入睡效率參數(shù)的映射后，可以在對(duì)入睡效率各參數(shù)建立評(píng)價(jià)函數(shù)的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化算法搜索對(duì)特定個(gè)體能提高其入睡效率的光環(huán)境，并通過調(diào)光手段將現(xiàn)場(chǎng)光環(huán)境按優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行配置。